新型照明及顯示電源技術特征及應用(圖)

多年來，消費市場對于移動或便攜式設備和其它各類電子系統(tǒng)的需求旺盛，促使照明及顯示電源有了日新月異的發(fā)展并且獲得了廣泛應用。就目前照明及顯示電源而言，其分類目錄為：單白光LED及照相機氙閃光燈；單白光LED背光驅動；OLED及TFT顯示器；CCFL(冷陰極熒光燈)背光源；RGB LED驅動器等。值此本文將對照明解決方案中的白光LED驅動電路、RGB LED驅動器、CCFL背光電源轉換器、照相閃光燈充電器典型產品的技術特征與應用乍作分析介紹。

　　1、1×/5×7通道電荷泵白光LED驅動完全背光解決方案

　　APS4070是一款應用于完全背光方案的電付泵白光LED驅動，可以司時支持工屏，副屏和鍵盤背光驅動。通過串行總線接口可以方便的調繁各部分的電流，靈活驅動所有LED。上電時數據載入寄存器，關斷時自動保存。芯片復位時，寄存器中的數據設定LED驅動電流。極低的33μA LSB電流可在非反射LCD顯示中允許涓流通過LED。APS4070門動在1×和1.5×模式之間切換以在全部負載范圍獲得高效率。圖0(a)多ApsS4070典型應用電路。

　　1.1主要特征：完個背光解決方案；分三組縱獨立控制，分別包括4個主LED，2個從LED，和一個鍵盤LED；高驅動電流能力，4個工LED和2個從LED為31mA，鍵盤LED為60mA；內置6位DAC精確沒定電流；輸入電壓范圍為2.7V至5.5V； 接口；關斷模式時數據保存；1×和1.5×自動切換模式；電流源壓差低.典型值為200mV；極低的LSB電流31μA；低噪音的恒定開關頻率；1.8MHz的開關頻率兼容小尺寸外部器件；節(jié)能模式時，靜態(tài)工作電流僅為1μA；過溫保護；軟啟動以減少輸入浪涌電流；小型16引腳3mmx3mmQFN封裝。

　　1.2應用領域：可在手機和智能電話、各種手持設備、各種白光LED背光應用、數碼相機、數碼攝像機、掌上電腦及個人媒體播放中心設備上使用。圖0(b)為APS4070在智能手機上應用示意圖。

　　2、單白光LED驅動電路

　　2.1技術支持

　　*串聯(lián)/并聯(lián)LED配置-拓撲結構驅動。

　　電感式升壓轉換器為LED串聯(lián)序列提供必需的高電壓。對一個LED串聯(lián)序列，只需要一個電流穩(wěn)壓器和兩個連接點。

　　充電泵一般用于驅動并聯(lián)LED，但除非每個LED都有固定電流，否則每個支路都需要一個限流電阻。這通常是由預封裝在彩色LED顯示模塊中的LED配置決定的。

　　*電感或充電泵驅動器

　　一般來說充電泵解決方案只需要少量電容和限流電阻，這是一種規(guī)模相當小且簡單的解決方案，但在會使電源功效降低而超過電池的放電電壓范圍，從而降低電池的壽命。電感方案需要一個電感器，通常還需要一個二極管；這種方案會在一定程度上增加設計的復雜度，但能夠提供最高的電源轉換效率并有助于延長電池壽命。

　　*電流穩(wěn)壓器
避免由不同的前向電壓(Vf) LED組成的串聯(lián)LED或并聯(lián)LED的亮度變化。

　　*過壓保護(OVP)
當個別LED損壞而造成的串聯(lián)LED開路時，避免電感驅動器損壞。

　　*減低亮度
LED驅動器一般具有通過數字或(和)模擬機制調整LED亮度的特點。

　　*關機過程中的負載回路-當驅動器失效時，消除由串聯(lián)LED到地之間的漏電流，從而節(jié)省電池能量。

　　2.2具備數字和PWM灰階控制能力的恒流LED驅動器TPS61061

　　集成的白光LED驅動器，其同步開關消除了外部二極管，使得超小WLCSP封裝成為可能，WLED驅動器的TPS6106x產品系列在板級空間上可與電荷泵解決方案匹敵，而且功效最高。該同步LED驅動器采用芯片級封裝.

　　2.21具備數字和PWM灰階控制能力的恒流LED驅動器TPS61061

　　主要特點為：LED驅動器集成了過壓保護裝置；2.7V至6V的輸入電壓范圍；TPS67060最大支持3個LED；TPS61061最大支持4個LED；TPS61062最大支持5個LED；PWM亮度控制使能；流經LED電流(1LED)的數字亮度控制；1-MHz固定轉換頻率；內置400mA功率的MOSFET(場效應管)轉換開關；斷電期間關斷LED；工作狀態(tài)下所使用的小輸出電容可低至220nF。圖1(a)為TPS61061為4個單白光LED供電示意圖

　　2.22應用范圍：可在微型電話、PDA(個人數字助理)、pocket C(微型電腦)、smart phones(智能電話)、數碼靜態(tài)相機以及3.3V至5V的負載點模塊設備上使用。

　　2.3 PWM亮度控制單白光LED電流源充電泵TPS60230，TPS60231

　　2.31主要特點：溫度影響下的穩(wěn)態(tài)電流輸出誤差小于0.4%；TPS60230可驅動最多5個25mA的LED；TPS60231可S動最多3個25mA的LED；通過PWM控制信號控制LED亮度；通過1x和1．5x模式下的部分轉換 以獲得高效率；1-MHz轉換頻率；2.7V至6.5V的工作輸入電壓范圍；內置軟啟動限制瞬態(tài)涌入電流；低輸入紋波及低EMI(電磁干擾)；電流過載保護及高溫保護；通過滯后效應以達到低壓關斷；采用極小的3mmx3mmQFN封裝。圖1(b)為TPS60230為4個單白光LED供電。

　　2.32應用范圍：可在蜂窩電話、智能電話、PDA、微型電腦、數碼相機和便攜式攝像機彩色顯示屏中的單白光LED背光設備；關鍵背光設備等領域使用。
3、RGB LED驅動器-帶電校正和PWM灰度調節(jié)的16通道LED驅動器TCL5940

　　3.1技術支持

　　*點陣校正-提供統(tǒng)一LED亮度，提供靈活控制輸出電流的能力。
　　*灰度級別-等效已有的灰度級別，給每個LED提供增強的彩色光譜。
　　*輸出電壓監(jiān)控-在穩(wěn)流輸出終端的監(jiān)控電壓，以檢測LED故障和短路。
　　*LED開路檢測-在某個輸出終端上的標示LED的損壞或斷開。
　　*溫度錯誤標記-標示溫度超標狀況。
　　*看門狗定時器-當掃描信號中止后關掉輸出。
　　*過溫關機-接頭溫度超過門限后關掉輸出。

　　TLC5940是用于高端錄像顯示屏的LED驅動器。其特點是每個通道均帶有可單獨調節(jié)的 4096級灰度脈寬調制(PWM)亮度控制以及64級點校正功能，每通道驅動能力為120 mA，內置EEPROM存儲器。TLC5940采用HTSSOP、PDIP或小型QFN封裝。

　　3.2 TLC5940主要特點

　　為16通道；12bit( 4096灰階)PWM灰度調節(jié)；6-bit(64級)像點修正；3.0V至5.5V電壓輸入范圍；120mA恒流每通道；30-MHz轉換率；芯片間精確度為2.7％(典型)；通道間精確度為1%(典型)；集成EEPROM器件。圖2為TLC5940和相應控制器的串行連接以構建LED顯示系統(tǒng)的基本模型.

　　3.3應用范圍：

　　可在單色、多色、真彩色LED顯示器；LED招牌、廣告牌背光顯示設備上應用。

　　4、CCFL背光電源轉換器

　　CCFL背光源控制器的CCFL背光源控制器是專門針對LCD顯示器的常用光源一CCFL(冷陰極熒光燈)而優(yōu)化的專用電源轉換器IC。這些IC可與磁性變壓器或壓電變壓器一道工作，以生成用于實現最佳熒光燈控制所需的AC電壓。

　　4.1技術支持

　　*輸入電壓-背光源以電池或穩(wěn)壓電源為工作電源。了解背光電源可用的輸入電壓很重要，這樣便于選擇最好的1C和功率轉換拓撲結構來產生點亮熒光燈所需的輸出功率。
　　*熒光燈特性(輸出功率)-常見的CCFL熒光燈需要250至1000VAC(2至10mA)的工作電壓。輸入電壓與輸出電壓的關系決定了最佳IC和電源拓撲結構的選擇。
　　*電源拓撲結構-器件以不同的方式來控制變壓器。有的時候輸入/輸出的關系會限定采用某種拓撲結構。不同的拓撲結構也具有不同的功率轉換效率。
　　*變壓器類型-在有些應用中，為實現更小的外形尺寸和更高的效率而采用了壓電變壓器。
　　*控制選項-單或雙熒光燈控制以及調光控制。

　　4.2特點

　　針對CCFL的完整電源控制；磁或壓電變壓器控制；熒光燈和變壓器開路保護；用于高效率和寬調光范圍的脈沖式調光控制；四種不同的電源拓撲結構：半橋式、回掃型、羅耶(Royer)型、推挽型。

　　4.3典型產品-高效移相全橋CCFL控制器TPS68000

　　主要特點：輸入電壓范圍為8VA30V；集成了門驅動的全橋技術，用于4-NMOS轉換；同步恒定工作頻率；可編程相位延遲用于控制從操作的運行頻率；光-電壓穩(wěn)壓以及光-電流穩(wěn)流；模擬調光及脈沖調光；多控制器件下的可調節(jié)分置式脈沖調光；啟動或出錯狀態(tài)下可程序化的校正電壓時長；開燈保護和短路保護；內置高溫保護；低電壓鎖定模式；封裝模式為30引腳TSSOP封裝。圖3為TPS68000單燈示例電路。

　　應用范圍：可在桌面監(jiān)視器和LCD電視的CCFL背光電源供應與筆記本電腦的CCFL背光電源供應使用。

5、照相閃光燈充電器

　　5.1技術支持

　　*變壓器-轉換器的輸出電壓是通過調節(jié)反向變壓器的比率設置的，轉換頻率由向變壓器的首要電感決定，這兩個要素以及必須的二級電壓比率是選擇變壓器重要條件。

　　*閃(Flash)電容器-閃電容器在相機閃光應用中是必須的。為了處理閃光時的洶涌電流，閃電容器的電感通常很低，不能達到相機閃光應用級別的電容器在這類應用會降低使用壽命。

　　*IGBT-選擇用于觸發(fā)閃光管IGBT時，需要照相閃光級別的IGBT。有幾個IGBT經受住閃光產生的電壓和電涌，但是，由于被定位于持續(xù)的職責，它們通常來自于非常大的封裝中。照相閃光級別的IGBT跟上面說的IGBT有相同的級別但是可以放在小的封裝中．因為它的負載是瞬間的電涌而不是持續(xù)的。

　　*閃光管-選擇閃光管基于幾個系統(tǒng)級別的考慮，例如：預期的發(fā)光頻譜、物理尺寸、裝備方法、觸發(fā)方法、需要的燈光能源、閃光頻率、閃光電壓、封裝材料和管子的表面材料?？蛻舾鶕约旱奶厥庑枨筮x擇所需的燈。

　　*觸發(fā)變壓器-燈選定以后就可以選擇觸發(fā)變壓器了，每種燈需要相應的觸發(fā)變壓器來觸發(fā)一次閃光。

　　*效率-轉換器的效率受到高電壓二極管恢復時間的極大影響，二極管的恢復時間越快，效率越高。

　　5.2集成照相閃光燈電容充電器 IGBT驅動器TPS65552A

　　TPS65552A為閃光充電器可提供從電池輸入、電容連續(xù)放電到霓虹燈的完全解決方案。設備包括：一個集成電源開關、IGBT驅動器和充電所需的控制邏輯塊。

　　5.21主要特點為：減少組件的高集成度解決方案；集成IGBT驅動器；高效化程序化后可提供0.95A至1.8A的峰值電流；輸入電壓為1.8V至12V；最優(yōu)化控制回路以達到更快的充電時間；主側感應所有的觸發(fā)；封裝模式為10 引腳MSOP及16引腳QFN封裝。圖4為TPS6552應用實例示意圖。

　　5.22應用范圍：可在數字靜態(tài)相機(DSC)、高級膠片相機、攝像手機與攝像PDA上使用。

　　6、LCD及OLED顯示器的偏壓電源

　　6.1可用于OLED，TFT，CCD的正、負相800mA轉換門限的DC-DC增壓轉換器TPS65130

　　6.11主要特點：最高+15V、最低-15V的雙路可調輸出電壓；TPS65130的增壓和倒相轉換采用800mA的典型轉換門限；TPS65131的增壓和倒相轉換采用2A的典型轉換門限；低負載電流下高效的節(jié)能模式；獨立的使能輸入端可以控制電源開啟、關閉的順序；用于外部PFET(P溝道場效應晶體管)的控制輸出以達到完全免電池供電；2.7V至5.5V的輸入電壓范圍；最小至1.25-MHz的恒定PWM控制頻率；雙路輸出的過壓保護；封裝模式小型化的4mmx4mm24引腳QFN封裝模式(RGE)。圖5為TPS65130典型應用電路。

　　6.12應用范圍：可在小至中型的OLED顯示器、(TFT)LCD以及CCD偏壓電源、PDA、微型電腦、智能電話、數碼相機及便攜式攝像機等設備上使用。

　　6.2 用于LCD器件的28V，85％寓效增壓轉換器TPS61045

　　6.21主要特點：輸入電壓范圍為1. 8V至6.0V；輸出電壓范圍為最高至28V，數字化調整；輸出電流20mA；靜態(tài)工作電流為0.04mA{典型}；轉換頻率1 MHz(最高)；封裝形式為3mmx3mmOFN封裝。圖6為數字調節(jié)輸出電壓的典型應用示意圖。

　　6.22應用范圍：簡化中介媒質結構因素的LCD偏壓電源供應與PDA、蜂窩電話、智能電話中的QLED顯示電源供應。